KR19990078452A - Embedded dram with noise protecting shielding conductor - Google Patents

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KR19990078452A
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크래프츠해롤드에스
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푸르셀 데이비드 지
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Abstract

차폐 도전체는 시스템 레벨 집적회로(SLIC)의 구성요소에 의해 생성된 노이즈와 같은 노이즈 신호로부터 메모리 셀을 차폐시키기 위해 다이내믹 랜덤 액세스메모리(DRAM)에서 메모리 셀의 매트릭스로부터 이격되어 있다. 차폐 도전체는 노이즈 영향을 분산시키고, 오버레이하거나 연결되는 DRAM 구성요소에 관하여 균등한 기준 전위를 유지한다. 차폐 도전체는 실질적으로 전체 매트릭스를 오버레이하는 메시를 형성하는 교차하면서 연결되어 있는 다수의 도전체를 포함한다. 메시는 전체 매트릭스를 통해 다수의 이격된 위치에서 절연 웰 또는 커패시터 기준 전위 도전체와 같은 구성요소에 연결된다. 차폐 도전체는 또한 비트 및 워드 라인을 포함하는 전체 매트릭스를 오버레이하는 단일 인테그럴 도전체일 수 있다.The shielding conductors are spaced apart from the matrix of memory cells in a dynamic random access memory (DRAM) to shield the memory cells from noise signals such as noise generated by components of the system level integrated circuit (SLIC). Shielding conductors spread out the noise effects and maintain an even reference potential with respect to the DRAM components being overlaid or connected. The shielding conductor includes a plurality of conductors that are connected in an intersecting manner to form a mesh that substantially overlays the entire matrix. The mesh is connected to components such as insulating wells or capacitor reference potential conductors at multiple spaced locations throughout the entire matrix. The shielding conductor may also be a single integral conductor that overlays the entire matrix including the bit and word lines.

Description

노이즈 방지 차폐 도전체를 가진 내장 다이내믹 랜덤 액세스 메모리{EMBEDDED DRAM WITH NOISE PROTECTING SHIELDING CONDUCTOR}Built-in dynamic random access memory with anti-noise shielded conductor {EMBEDDED DRAM WITH NOISE PROTECTING SHIELDING CONDUCTOR}

본 발명은 응용 주문형 집적회로(application specific integrated circuit : ASIC), 혼합된 신호 ASIC(mixed signal ASIC) 또는 시스템 레벨 집적회로(SLIC)와 같은 집적회로(IC)의 부분으로서 실리콘 칩에 내장되는 다이내믹 랜덤 액세스 메모리(DRAM)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 스퓨리어스(Spurious) 전기신호 또는 "노이즈"("noise")의 불리한 영향에 대하여 내부 보호 수단을 가지고 새롭게 개선되어 내장된 DRAM에 관한 것이다. 내부 노이즈 방지는 DRAM이 노이즈성 집적회로 요소를 가지는 SLIC에 내장될 때, 내장된 DRAM을 가진 SLIC가 외부 노이즈성 요소와 함께 이용될 때, 또는 SLIC가 방사선 알파 미립자 등으로부터 수시로 영향을 받기 쉬울 때, 정확한 데이터를 공급하는 DRAM의 능력을 증대시킨다.DETAILED DESCRIPTION The present invention relates to dynamic random embedded in silicon chips as part of an integrated circuit (IC), such as an application specific integrated circuit (ASIC), a mixed signal ASIC, or a system level integrated circuit (SLIC). An access memory (DRAM). In particular, the present invention relates to a newly improved DRAM with internal protection means against the adverse effects of spurious electrical signals or "noise". Internal noise protection is when DRAM is embedded in a SLIC with noisy integrated circuit elements, when the SLIC with embedded DRAM is used with external noisy elements, or when the SLIC is frequently affected from radiation alpha particulates, etc. Increasing the DRAM's ability to supply accurate data.

DRAM은 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서, 로직 어레이 등과 같은 전자 디지털 컴퓨팅 및 로직 요소로 이용하기 위한 정보를 보유 및 공급하는 메모리 요소이다. ASIC 또는 SLIC는 마이크로콘트롤러, 마이크로프로세서, 로직게이트, 레지스터, 증폭기, 선형 회로 요소 등과 같은 다양한 전자 구성요소들의 조합을 포함하는 단일 IC이고, 특정 응용을 위한 특정 기능을 수행하기 위해 선택, 연결 및 집적된다. SLIC의 예는 컴퓨터 메모리 디스크 드라이버를 위한 콘트롤러, 그래픽 콘트롤러, LAN 스위치, 내부 연소 엔진을 위한 연료 분사 제어 시스템, 위치 추적 시스템(GPS), 광범위한 소비자 제품을 위한 제어 디바이스 등이 있다. SLIC는 아주 낮은 효율적인 비용으로 획득될 수 있는 기능성 때문에 대량 생산 제품에서의 사용을 위해 바람직하다. 이러한 SLIC의 유형은 단일 칩 또는 IC로부터 획득되는 완전한 기능성 때문에 "시스템 온 칩"("system on a chip")으로 언급된다.DRAM is a memory element that holds and supplies information for use with electronic digital computing and logic elements such as microcontrollers, microprocessors, logic arrays, and the like. ASICs or SLICs are single ICs containing a combination of various electronic components such as microcontrollers, microprocessors, logic gates, resistors, amplifiers, linear circuit elements, etc., and are selected, connected, and integrated to perform specific functions for specific applications. do. Examples of SLICs include controllers for computer memory disk drivers, graphics controllers, LAN switches, fuel injection control systems for internal combustion engines, position tracking systems (GPS), and control devices for a wide range of consumer products. SLICs are desirable for use in high volume products because of the functionality that can be obtained at a very low cost. This type of SLIC is referred to as a "system on a chip" because of the complete functionality obtained from a single chip or IC.

단지 최근에 DRAM이 "내장(embedded)"되거나 SLIC의 부분으로서 합병되었다. 이전에는, SLIC가 메모리 기능을 필요로 하면, 별도 메모리 또는 DRAM 칩이 인쇄회로 기판(printed circuit board)(PCB)상에 제공되어야 했다. SLIC 칩에 DRAM을 내장하는 것은 별도 메모리 칩에 대한 추가 비용을 피한다. 별도 DRAM 칩은 상당한 비용과 메모리 크기를 가지기 때문에 SLIC 자체가 소량의 메모리를 요구할 때 별도 DRAM 칩을 피하는 것이 바람직하다. 실질적으로 더 많은 양의 메모리가 필요할 때도, 단일 SLIC 칩에서 메모리의 합병은 별도 DRAM 칩을 구매하는 것 보다 비용 측면에서 저렴하다.Only recently have DRAMs been "embedded" or merged as part of SLIC. Previously, if SLIC needed a memory function, a separate memory or DRAM chip had to be provided on a printed circuit board (PCB). Embedding DRAM on the SLIC chip avoids the extra cost of a separate memory chip. Since separate DRAM chips have significant cost and memory size, it is desirable to avoid separate DRAM chips when SLIC itself requires a small amount of memory. Even when more memory is actually needed, memory consolidation on a single SLIC chip is less expensive than purchasing a separate DRAM chip.

전형적인 DRAM은 매트릭스형 구성으로 배열된 수천개의 개별 메모리 셀로 형성되고, SLIC의 기판에 형성된다. 각 DRAM 셀은 "쓰기" 동작에서 전기적으로 충전 또는 방전되는 커패시터를 포함한다. 전하는 커패시터에서 전압을 만들고, 전압 레벨은 데이터 비트를 나타낸다. 커패시터 전하에 의해 나타나는 데이터 비트는 커패시터 전압과 기준 임계치를 비교함으로써 결정된다. DRAM에서 데이터 비트 레벨을 만들기 위해 감지되어야 하는 전압 레벨은, 예를 들면 50∼100 밀리볼트 정도로 비교적 작으며, 50 밀리볼트 이하의 레벨 차이는 정확한 데이터 비트 측정과 부정확한 데이터 비트 측정 사이에서 차이가 발생하는 결과를 초래할 수도 있다.A typical DRAM is formed of thousands of individual memory cells arranged in a matrix configuration and formed on the substrate of the SLIC. Each DRAM cell includes a capacitor that is electrically charged or discharged in a "write" operation. Charge creates a voltage in the capacitor, and the voltage level represents a bit of data. The data bits represented by the capacitor charge are determined by comparing the capacitor voltage with a reference threshold. The voltage level that must be sensed to make the data bit level in the DRAM is relatively small, for example 50 to 100 millivolts, and level differences of less than 50 millivolts differ between accurate and inaccurate data bit measurements. It may have consequences.

DRAM 매트릭스의 메모리 셀은 워드 라인 및 비트 라인상에 공급되는 신호에 의해 주소 지정이 된다. 워드 라인은 매트릭스에서 수평 기준 방향으로 연장되고, 수평행의 메모리 셀에 연결되며, 매트릭스에서 메모리 셀의 수직열을 교차한다. 비트 라인은 매트릭스에서 수직 기준 방향으로 연장하고, 수직열에서 메모리 셀에 연결되며, 셀의 수평행을 교차한다. 선택된 워드 라인에 전압을 인가함으로써, 선택된 워드 라인에 상응하는 수평행의 메모리 셀로부터의 전압은 각 셀에서 확정하는 비트 라인에 나타난다.Memory cells of the DRAM matrix are addressed by signals supplied on word lines and bit lines. The word line extends in the horizontal reference direction in the matrix and is connected to the memory cells in the horizontal row and intersects the vertical column of memory cells in the matrix. The bit lines extend in the vertical reference direction in the matrix, are connected to the memory cells in the vertical column, and cross the horizontal rows of the cells. By applying a voltage to the selected word line, the voltage from the memory cells in the horizontal row corresponding to the selected word line appears in the bit line that is determined in each cell.

DRAM 메모리 어레이는 일반적으로 하나 또는 그 이상의 세그먼트로 분할되고, 각 세그먼트는 비트 블록으로- 더 분할된다. 각 비트 블록은 다수의 메모리 셀을 가지고, 이들 메모리 셀들은 매트릭스의 행 및 열로 구성된다. 각 워드는 DRAM 세그먼트의 주소를 지정하고, 비트 블록내의 각 열을 선택하며, 원하는 워드 라인을 선택함으로써 선택된다.DRAM memory arrays are generally divided into one or more segments, each segment being further divided into bit blocks. Each bit block has a number of memory cells, which are organized into rows and columns of a matrix. Each word is selected by addressing a DRAM segment, selecting each column in the bit block, and selecting the desired word line.

SLIC에서 DRAM을 내장하는데 있어서의 단점은, SLIC의 다른 로직 구성요소로부터의 노이즈가 DRAM의 성능을 저하시킬 수 있다는 것이다. 다른 로직 및 집적회로 구성요소들은 도전 상태와 비도전 상태사이에서 계속적으로 스위칭하고, 그들의 구성요소, SLIC 전체에 걸친 도전체, SLIC의 기판, SLIC 칩을 외부 구성요소에 연결하는 리드 본드(lead bond), 및 외부 구성요소 자체내에서 전류의 흐름이 시작 및 종료하도록 한다. 일반적으로, 전류 흐름이 갑자기 중단될 때, 관련 회로 요소의 전기적인 인덕턴스에 의해 전압 스파이크(spike) 또는 펄스가 SLIC 기판상의 회로 구성요소를 통해 리플(ripple)하게 된다. 전압 펄스는 기판상의 전압이 변동하거나 또는 "바운스(bounce)"하기에 충분할 수 있다. 전압 바운스는 1V까지 도달할 수 있고, 어떤 메모리 셀에 저장된 비트 라인 신호 및 데이터를 손상시킬 수 있다. 특히, 메모리 셀 커패시터가 비트 라인상으로 방전하면 비트 라인상의 전형적인 전압은 메모리 셀 커패시터에 비해 더 큰 비트 라인 커패시턴스 때문에, 메모리 셀 커패시터에 나타나는 전압보다 훨씬 작다. 전형적인 메모리 셀 커패시터 전압이 1에서 3V의 범위에 있는 반면에, 전형적인 비트 라인 전압은 수십 또는 수백 mV의 범위에 있다. 그러한 낮은 비트 라인 전압을 가지고, 비교적 큰 전압 바운스에 영향을 받는 기판이 비트 라인 전압을 정확하게 감지하는 것을 불가능하고 어렵게 만든다.The disadvantage of embedding DRAM in a SLIC is that noise from other logic components of the SLIC can degrade the performance of the DRAM. Other logic and integrated circuit components continuously switch between conductive and nonconductive states, and lead bonds that connect their components, conductors throughout the SLIC, the substrate of the SLIC, and the SLIC chip to external components. ) And the flow of current in the external component itself starts and ends. In general, when the current flow suddenly stops, electrical spikes or pulses ripple through the circuit components on the SLIC substrate due to the electrical inductance of the associated circuit elements. The voltage pulse may be sufficient for the voltage on the substrate to fluctuate or "bounce". The voltage bounce can reach up to 1V and damage the bit line signals and data stored in some memory cells. In particular, when the memory cell capacitor discharges on the bit line, the typical voltage on the bit line is much smaller than the voltage present on the memory cell capacitor because of the larger bit line capacitance compared to the memory cell capacitor. Typical memory cell capacitor voltages range from 1 to 3V, while typical bit line voltages range from tens or hundreds of mVs. With such low bit line voltages, substrates affected by relatively large voltage bounces make it impossible and difficult to accurately sense the bit line voltages.

DRAM에서의 노이즈 영향은 인쇄 회로 기판에서 SLIC의 외부에 있는 디바이스와 SLIC 간의 연결 때문에, 특히 외부 디바이스가 많은 양의 전류를 유도할 때 발생할 수 있다. 리드 본드 및 다른 도전체를 통해 도전된 과도 전류는 전류 도전 요소의 인덕턴스 때문에 전압 펄스를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 외부 데이터 버스는 통상적으로 SLIC에 연결되며, 버스를 통해 데이터 비트 신호를 읽는다. 읽기 프로세스는 매우 짧은 시간동안 많은 양의 전류를 유도할 수 있다. 결과적으로 전류 서지(surge)는 전압 펄스를 발생하고, 전압 펄스는 DRAM의 성능에 불리한 영향을 미친다.Noise effects in DRAM can occur, especially when an external device induces a large amount of current, due to the connection between the SLIC and a device external to the SLIC on the printed circuit board. Transient currents conducted through lead bonds and other conductors can generate voltage pulses due to the inductance of the current conducting elements. For example, an external data bus is typically connected to the SLIC and reads data bit signals over the bus. The read process can induce a large amount of current in a very short time. As a result, current surges generate voltage pulses that adversely affect DRAM performance.

노이즈 문제를 피하기 위해, 몇몇 접근 방법이 연구되었다. 하나의 접근 방법은 노이즈가 발생하는 시기를 결정하고, 안정된 시간 동안에만 DRAM 읽기 동작을 수행하는 것이다. 간단한 시스템에서 대부분의 동작이 클럭 펄스에 의해 제어되므로, 언제 일부 기능적인 동작이 발생하여 노이즈를 생성시킬 것인지를 예측하는 것은 가능하다. 하지만, 이러한 접근 방법은 다수의 클럭이 SLIC의 다른 구성요소를 제어하는데 이용되기 때문에 대부분의 복잡한 SLIC에서는 실용적이지 않다. 일관성 있게 노이즈가 발생하는 시기를 결정한다는 것은 다수의 클럭이 동기화되어야 하는 것을 요구하는데, 이러한 방법은 현실적으로 불가능하거나 또는 비실용적이다. 또한, 연속성에 기초하여 SLIC가 수행하여야하는 많은 동작이 주어질 때, 상당한 동작횟수는 만족스러운 DRAM 동작을 가능하게 하는 시간의 충분한 긴 주기동안에 존재하지 않을 수도 있을 것이다.In order to avoid noise problems, several approaches have been studied. One approach is to determine when noise occurs and perform a DRAM read operation only during a stable time. Since most operations in a simple system are controlled by clock pulses, it is possible to predict when some functional operation will occur and generate noise. However, this approach is not practical in most complex SLICs because multiple clocks are used to control other components of the SLIC. Determining when noise occurs consistently requires that multiple clocks be synchronized, which is either impossible or impractical in practice. Also, given the many operations that SLIC should perform based on continuity, a significant number of operations may not exist for a sufficient long period of time to enable satisfactory DRAM operation.

노이즈 문제를 피하기 위한 다른 접근 방법은 DRAM에 대한 SLIC 기판에서 실질적으로 노이즈가 없는 위치를 발견하기 위한 시도이다. 그러나 노이즈의 영향을 받지 않는 위치는 대부분의 SLIC에서 존재하지 않는다. 각 SLIC 칩은 일반적으로 구성 및 레이아웃에서 서로 다르기 때문에, SLIC의 DRAM의 위치는 SLIC 칩마다 변한다. 각 SLIC는 다른 특정 응용을 위한 것이고, 그 다른 기능을 이루기 위해 다른 요소를 이용한다. 따라서, 하나의 SLIC칩 상의 안정된 위치가 다른 SLIC칩 상에서는 안정된 위치가 아닐수도 있다.Another approach to avoid noise problems is an attempt to find a substantially noise free location on the SLIC substrate for DRAM. However, a location that is not affected by noise does not exist in most SLICs. Because each SLIC chip is generally different in configuration and layout, the location of the DRAM in the SLIC varies from one SLIC chip to another. Each SLIC is for a different specific application and uses different elements to accomplish its different functions. Thus, a stable position on one SLIC chip may not be a stable position on another SLIC chip.

DRAM 상에서 노이즈의 영향을 줄이기 위한 다른 접근 방법은 바이어싱(biasing) 기술을 이용하는 것이다. 각 메모리 셀의 전압은 데이터 비트가 하이(high)인지 로우(low)인지를 결정하기 위해 임계 전압과 비교되어야 하기 때문에 임계 전압을 조정하거나 바이어싱함으로써, 감지된 전압에서 어느 정도의 노이즈 감소 변화가 수용된다. 하지만, 기판에서 큰 전압 바운스로부터의 노이즈가 비트 라인 전압과 비교하여 너무 크기 때문에 바이어스는 노이즈를 피할 수 없다. 종종, 전체 기판이 전압 바운스에 의해 야기되는 노이즈의 효과를 감소하기 위해 바이어스된다. 기판은 전형적으로 음전압 전원 공급기에 연결된다. 기판을 음전압으로 이루어지게 함으로써 전압 변동이 메모리에 저장된 데이터 신호에 영향을 덜 줄 수 있다. 기판 전압 변동은 대개 기판을 가로지르는 불균일한 전압 분배 및 전압 디퍼렌셜을 초래한다. 불균일한 전압 분배는 기판에서 전압 디퍼렌셜이 있는 위치에 대한 비트 라인의 위치에 따라 서로 다른 정도로 비트 라인의 신호에 영향을 준다. 이러한 환경에서 전체 기판을 바이어싱하는 것은 전압 디퍼렌셜을 보상하지 못한다. 이들 및 다른 이유로 인해, 각 SLIC의 고유의 노이즈 환경 칩의 DRAM의 서로 다른 물리적 위치, 및 SLIC 칩이 연결될 수 있는 서로 다른 외부 구성요소들이 조합되어 노이즈 문제를 해결하는데 있어 바이어싱 기술을 비효율적으로 만든다.Another approach to reduce the effects of noise on DRAMs is to use biasing techniques. Because the voltage of each memory cell must be compared to the threshold voltage to determine whether the data bit is high or low, some amount of noise reduction change in the sensed voltage is caused by adjusting or biasing the threshold voltage. Are accepted. However, the bias is inevitable because the noise from the large voltage bounce on the substrate is too large compared to the bit line voltage. Often, the entire substrate is biased to reduce the effect of noise caused by voltage bounce. The substrate is typically connected to a negative voltage power supply. By having the substrate at a negative voltage, the voltage fluctuations can less affect the data signals stored in the memory. Substrate voltage variations usually result in uneven voltage distribution and voltage differential across the substrate. Non-uniform voltage distribution affects the signal of the bit line to a different degree depending on the position of the bit line relative to the position of the voltage differential on the substrate. In this environment, biasing the entire substrate does not compensate for voltage differential. For these and other reasons, the different physical locations of the DRAMs of each SLIC's unique noise-environment chip, and the different external components to which the SLIC chip can be connected, make biasing techniques inefficient in solving noise problems. .

DRAM 안에서의 데이터 손실의 다른 원인은 알파 미립자이다. 알파 미립자는 환경에서 어느 정도 자연적으로 존재하는 높은 에너지의 코즈믹 레이(cosmic ray)이다. 알파 미립자는 종종 SLIC의 기판을 통과하고, 양전하 및 음전하 캐리어(정공 및 전자)의 작은 구름 또는 흔적(wake)을 생성한다. 이들 충전된 캐리어의 일부는 메모리 셀 커패시터에서의 전하와 조합하여 커패시터를 방전시킴으로써 셀에 저장된 데이터를 손상시킨다. 셀이 영구적으로 손상되지는 않았지만 알파 미립자의 영향으로 인해 저장된 데이터를 잃어버렸기 때문에, 이 상태는 소위 "소프트-에러"("soft-error")를 생성한다.Another source of data loss in DRAM is alpha particles. Alpha particles are high-energy cosmic rays that are somewhat natural in the environment. Alpha particles often pass through the substrate of the SLIC and create small clouds or wakes of positive and negative charge carriers (holes and electrons). Some of these charged carriers, in combination with the charge in the memory cell capacitors, discharge the capacitors, corrupting the data stored in the cells. This state creates so-called "soft-errors" because the cells have not been permanently damaged but lost stored data due to the effects of alpha particulates.

본 발명은 SLIC에서 내장된 DRAM에서의 노이즈에 대한 이들 및 다른 고려 사항에 관한 것이다.The present invention relates to these and other considerations for noise in DRAM embedded in SLIC.

본 발명의 하나의 개선은 여러 형태의 다른 노이즈 소오스(source)로부터 비교적 높은 레벨의 노이즈 면역성 및 방지를 획득하는 SLIC에 내장된 DRAM 구성에 관한 것이다. 다른 개선은 기판 전압 바운스, 기판을 가로지르는 전압 디퍼렌셜, 외부 스위칭 전류 흐름 영향과 과도 전류 및 SLIC에서의 다른 전기적인 요소의 동작에 의해 생성된 노이즈에 대한 내장된 DRAM의 면역성을 증대시키는 것에 관한 것으로, 이들은 SLIC의 기판에 내장된 DRAM의 위치에 실질적으로 관계없이 이루어진다. 또 다른 개선은 알파 미립자에 의해 야기되는 노이즈 및 신호 저하에 대한 내장된 DRAM의 면역성을 증대시키는 것에 관한 것이다. 또 다른 개선은, 오로지 그 목적을 위해 정제된 DRAM 제조에서 보다 반도체 로직 제조 공정을 이용하여 원칙적으로 제조되어야 하는 SLIC에서의 DRAM을 내장하면서 이들 및 다른 개선을 획득하는 것이다.One improvement of the present invention relates to a DRAM configuration embedded in SLIC that obtains a relatively high level of noise immunity and protection from various types of other noise sources. Other improvements relate to increasing the immunity of embedded DRAM to substrate voltage bounce, voltage differential across the substrate, external switching current flow effects and noise generated by transients and the operation of other electrical elements in the SLIC. These are made substantially independent of the location of the DRAM embedded in the substrate of the SLIC. Another improvement relates to increasing the immunity of embedded DRAM to noise and signal degradation caused by alpha particulates. Another improvement is to obtain these and other improvements while embedding DRAM in SLIC, which should in principle be manufactured using semiconductor logic manufacturing processes, rather than refined DRAM fabrication for that purpose.

이들 및 다른 개선들은 집적회로의 기판에서 매트릭스로 형성된 다수의 메모리 셀을 포함하는 DRAM 세그먼트에서 획득된다. 개선들은 커패시터에 저장된 상대적인 전하차에 의해 각 셀에서 데이터 비트 신호를 만드는 전하 저장 커패시터의 논리 상보쌍에 관한 것이다. 노이즈가 커패시터에 연결된 상보적인 비트 라인 뿐만 아니라 상보적인 커패시터 모두에 동등하게 영향을 주기 때문에 노이즈의 불리한 영향은 감소 또는 제거된다. 비트 라인의 차동 감지는 또한 노이즈의 영향을 피한다.These and other improvements are obtained in a DRAM segment that includes a plurality of memory cells formed in a matrix on a substrate of an integrated circuit. Improvements relate to logical complementary pairs of charge storage capacitors that produce data bit signals in each cell by the relative charge difference stored in the capacitors. The adverse effect of noise is reduced or eliminated because the noise affects both the complementary capacitor as well as the complementary bit line connected to the capacitor. Differential sensing of the bit lines also avoids the effects of noise.

또한, 본 발명의 추가적인 바람직한 양태(aspect)는 메모리 셀의 노이즈 면역성을 개선시킨다. 각 메모리 셀은 각 셀에서 데이터 비트 신호를 만들기 위해 전하 저장 커패시터를 포함한다. 개선은 다른 것들 중 주로 집적회로의 다른 구성요소에 의해 도전되는 신호, 즉 노이즈 신호로부터 메모리 셀을 차폐하기 위해 메모리 셀의 매트릭스로부터 이격된 차폐 도전체에 대한 것이다. 차폐 도전체는 바람직하게 DRAM 세그먼트의 외부로 연결되는 기준 또는 전위 소오스의 하나에 연결된다. 차폐 도전체는 오버레이하거나 또는 연결하는 DRAM 구성요소에 대하여 노이즈의 영향을 분배하고, 균등한 기준 전위을 유지한다.Further preferred aspects of the present invention also improve noise immunity of memory cells. Each memory cell includes a charge storage capacitor to create a data bit signal in each cell. The improvement is for shield conductors spaced apart from the matrix of memory cells to shield the memory cells from signals, ie noise signals, which are mainly challenged by other components of the integrated circuit. The shielding conductor is preferably connected to one of a reference or potential source that is connected to the outside of the DRAM segment. The shielding conductor distributes the effect of noise on the overlaying or connecting DRAM components and maintains an even reference potential.

본 발명의 다음 부가적인 바람직한 양태(aspect)는 메모리 셀의 노이즈 면역성을 향상시킨다. 차폐 도전체는 전체 매트릭스를 실질적으로 오버레이하는 메시를 형성하기 위하여, 서로 교차하면서 연결되는 다수의 개별적인 도전체를 포함한다. 메시는 실질적으로 전체 매트릭스를 통해 다수의 이격된 위치에 DRAM 세그먼트의 적어도 하나의 구성요소에 연결된다. 메시가 연결될 수 있는 DRAM 구성요소는, 다른것들 중에서, 기판에서 형성된 전기적으로 격리되어 있는 웰 또는 메모리 셀 커패시터의 기준 전위 플레이트에 연결된 커패시터 기준 전위 도전체이다. 하나 이상의 메시가 DRAM에 포함될 수 있고, 각각은 자신의 DRAM 구성요소에 연결된다. 차폐 도전체는 전체 매트릭스를 오버레이하고, 비트 및 워드 라인을 포함하는 단일 완전 도전체일 수 있다. 본 발명의 노이즈 차폐 개선은 메모리 셀의 매트릭스가 SLIC에 내장될 때 특히 유용하고, 데이터 및 어드레스 버스 도전체, 및 전원 도전체와 같은 SLIC의 다수의 상호 연결층의 일부 도전체는 메모리 셀로부터 차폐 도전체의 반대편에 위치한다.The following additional preferred aspect of the present invention improves the noise immunity of the memory cell. The shielding conductors comprise a plurality of individual conductors which are connected in cross with each other to form a mesh that substantially overlays the entire matrix. The mesh is connected to at least one component of the DRAM segment at a plurality of spaced locations substantially throughout the entire matrix. The DRAM component to which the mesh can be connected is, among others, a capacitor reference potential conductor connected to a reference potential plate of an electrically isolated well or memory cell capacitor formed in the substrate. One or more meshes may be included in a DRAM, each connected to its own DRAM component. The shielding conductor overlays the entire matrix and may be a single complete conductor comprising bit and word lines. The noise shielding improvement of the present invention is particularly useful when a matrix of memory cells is embedded in the SLIC, and some conductors of multiple interconnect layers of the SLIC, such as data and address bus conductors, and power supply conductors, are shielded from the memory cell. It is located opposite the conductor.

본 발명 및 본 발명 범위의 더 완전한 이해는 첨부 도면, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명, 특허 청구의 범위를 참조하면 획득될 수 있다.A more complete understanding of the invention and its scope can be obtained by reference to the accompanying drawings, detailed description of preferred embodiments of the invention, and claims.

도1은 본 발명을 합병하는 내장된 DRAM을 가진 전형적인 SLIC를 나타내는 척도나 비율에 무관한 전체 레이아웃에 관한 설명도와, SLIC와 함께 이용되는 외부 구성요소의 블록도.1 is an explanatory diagram of an overall layout independent of a scale or ratio representing a typical SLIC with embedded DRAM incorporating the present invention, and a block diagram of external components used with the SLIC.

도2는 도1에 도시된 내장 DRAM의 어떤 부분의 분해 투시도(여기서, 설명을 위한 목적으로 어떤 개별적인 부분이 다른 개별적인 부분과 다른 비율로 도시되어 있음).FIG. 2 is an exploded perspective view of a portion of the embedded DRAM shown in FIG. 1 (where, for illustrative purposes, some individual portions are shown at different rates than other individual portions). FIG.

도3은 도2에 도시된 내장 DRAM의 두 메모리 셀의 회로도.FIG. 3 is a circuit diagram of two memory cells of the embedded DRAM shown in FIG.

도4는 도3에 도시된 메모리 셀로부터 확장하는 비트 라인으로 연결된 크로스-커플드 센스 증폭기의 구성도.4 is a block diagram of a cross-coupled sense amplifier connected by bit lines extending from the memory cell shown in FIG.

도5는 도3에 도시된 회로도 요소에 구조적으로 상응하는 도2에 도시된 내장 DRAM의 두 메모리 셀의 평면도.FIG. 5 is a plan view of two memory cells of the embedded DRAM shown in FIG. 2 structurally corresponding to the circuit diagram elements shown in FIG.

도6은 도5에서 라인 6-6의 평면에서 실질적으로 취해진 확대 단면도.Figure 6 is an enlarged cross sectional view taken substantially in the plane of lines 6-6 in Figure 5;

도7은 도5에서 라인 7-7의 평면에서 실질적으로 취해진 확대 단면도.Figure 7 is an enlarged cross sectional view taken substantially in the plane of lines 7-7 in Figure 5;

도8은 도5에서 라인 8-8의 평면에서 실질적으로 취해진 확대 단면도.FIG. 8 is an enlarged cross sectional view taken substantially in the plane of lines 8-8 in FIG. 5; FIG.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

20 : SLIC 22 : 칩20: SLIC 22: Chip

28 : 양전압 전원 공급기 30 : 안정된 양전압 전원 공급기28: positive voltage power supply 30: stable positive voltage power supply

34 : 음전압 전원 공급기 36 : 안정된 음전압 전원 공급기34: negative voltage power supply 36: stable negative voltage power supply

본 발명을 합병하는 시스템 레벨 집적회로(system level integrated circuit)(SLIC)(20)가 비척도(not-to-scale) 및 비비율(not-to-proportion) 형태로 도1에 도시되어 있다. 본 발명을 합병하지 않는 SLIC(20)가 통상적이다. SLIC(20)가 실리콘 다이 또는 칩(22)에 필수 단위로서 형성된다. 실리콘 칩(22)은 SLIC의 기능적인 구성요소가 형성되는 P형 기판(24)을 포함한다. 패드(26)는 칩(22)의 바깥쪽에 형성되며, 양전압(positive voltage)(Vdd) 전원 공급기(28), "안정된(quiet)" 양전압 전원 공급기(30), 음전압(negative voltage)(Vss) 전원 공급기(34) 및 안정된 음전압 전원 공급기(36)를 포함하는 외부 전기 도전체를 리드본드를 통해 팩키지 핀(26)으로 연결한다. 패드(26)는 (도시되지 않은) 도전체에 의해 SLIC(20)의 다양한 기능적인 구성요소에 연결된다. SLIC의 기능적인 구성요소는 통상의 버스들(buses) 및 버스(bus) 도전체의 형태로 도전체(38)에 의해 상호 연결된다. 기능적인 구성요소들은 SLIC에 따라 다양화되지만, 일반적으로 이들 구성요소는 예를 들어 다른 공지된 디지털 또는 아날로그 구성요소 뿐만 아니라 프로세서(40), 읽기 전용 메모리(ROM)(42), 로직 어레이(44) 및 레지스터(46)를 포함할 것이다.A system level integrated circuit (SLIC) 20 incorporating the present invention is shown in FIG. 1 in the form of not-to-scale and not-to-proportion. SLIC 20, which does not incorporate the present invention, is conventional. SLIC 20 is formed as an integral unit in silicon die or chip 22. The silicon chip 22 includes a P-type substrate 24 on which functional components of the SLIC are formed. The pads 26 are formed outside of the chip 22, and have a positive voltage (Vdd) power supply 28, a "quiet" positive voltage power supply 30, a negative voltage (Vss) An external electrical conductor comprising a power supply 34 and a stable negative voltage power supply 36 is connected to the package pin 26 via a lead bond. Pad 26 is connected to various functional components of SLIC 20 by conductors (not shown). The functional components of the SLIC are interconnected by the conductor 38 in the form of conventional buses and bus conductors. Functional components vary with SLIC, but in general, these components are, for example, processor 40, read-only memory (ROM) 42, logic array 44 as well as other known digital or analog components. ) And register 46.

다이내믹 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 어레이(48)는 SLIC(20)의 기판(24)에 내장되어 있다. 내장된 DRAM 어레이(48)는 바람직하게 다수의 별도 DRAM 세그먼트(50)(4개의 DRAM 세그먼트가 도1에 도시되어 있음)로 형성된다. DRAM 세그먼트(50)는 DRAM 어레이내 전기 도전체에 의해 상호연결된다. DRAM 어레이(48)는 도전체(38)로 형성된 버스에 의해 통상의 방식으로 SLIC(20)의 다른 구성요소와 상호연결된다. 또한, 버스 도전체(38)는 SLIC의 다른 구성요소에 연결되고, 프로세서(40) 및 다양한 다른 구성요소(42, 44, 46) 등을 포함한다. 일반적으로 칩(22)에서 특정 SLIC 구성요소들의 개수, 유형 및 레이아웃이나 배치는 각각 다른 SLIC의 응용에 따라 다양화될 것이다.The dynamic random access memory (DRAM) array 48 is embedded in the substrate 24 of the SLIC 20. Embedded DRAM array 48 is preferably formed of a number of separate DRAM segments 50 (four DRAM segments shown in FIG. 1). DRAM segments 50 are interconnected by electrical conductors in the DRAM array. DRAM array 48 is interconnected with other components of SLIC 20 in a conventional manner by a bus formed of conductor 38. In addition, bus conductor 38 is coupled to other components of the SLIC and includes a processor 40 and various other components 42, 44, 46, and the like. In general, the number, type and layout or arrangement of specific SLIC components in the chip 22 will vary depending on the application of the different SLICs.

도2에 도시된 바와 같이, 각 DRAM 세그먼트(50)는 매트릭스와 같은 구성(56)으로 기판(24)에 형성된 다수의 메모리 셀(54)로 형성된다. 비록 어떤 메모리 셀의 구성은 셀(54)의 전체 세그먼트(50)가 공간에 대해 효율적인 방식으로 매트릭스(56)에 구성될 수 있도록 하기 위해 다른 메모리 셀(54)과 조금 상이할 수 있지만, 일반적으로 각 메모리 셀(54)은 다른 메모리 셀을 복사한 것이다. 매트릭스(56)에서 메모리 셀(54)은 수평행(horizental rows)과 수직열(vertical columns)로 정렬된다.As shown in FIG. 2, each DRAM segment 50 is formed of a plurality of memory cells 54 formed on the substrate 24 in a matrix-like configuration 56. As shown in FIG. Although the configuration of some memory cells may differ slightly from other memory cells 54 in order to allow the entire segment 50 of cell 54 to be configured in matrix 56 in a space efficient manner. Each memory cell 54 is a copy of another memory cell. Memory cells 54 in matrix 56 are arranged in horizontal rows and vertical columns.

각 DRAM 세그먼트(50)의 메모리 셀은 비트 블록들로 분할되며, 이들 중 두 블록이 도2에 도시되어 있다. 각 비트 블록(55)은 메모리 셀(54)의 소정수의 열로 형성된다. 각 비트 블록에서 메모리 셀의 행 및 열의 수는 다양화되지만, 예를 들어 265개의 열과 32개의 행이 유용하게 고려될 수 있다. 따라서, 이러한 예에서 각 비트 블록은 8K의 데이터 비트를 포함할 것이다. 읽기 또는 쓰기는 선택된 워드 라인에 전압을 가하고, 비트 블록의 원하는 열을 선택하며, 교차하는 주소 지정된 열과 선택된 열로부터 데이터 비트를 읽거나 쓰기함으로써 이루어진다.The memory cell of each DRAM segment 50 is divided into bit blocks, two of which are shown in FIG. Each bit block 55 is formed of a predetermined number of columns of memory cells 54. The number of rows and columns of memory cells in each bit block varies, but for example 265 columns and 32 rows can be usefully considered. Thus, in this example each bit block will contain 8K data bits. Reading or writing is done by applying voltage to the selected word line, selecting the desired column of the bit block, and reading or writing data bits from the intersected addressed column and the selected column.

도3 및 도5에 도시된 바와 같이, 각 DRAM 메모리 셀(54)은 바람직하게 2개의 전계 효과 트랜지스터(FET)-커패시터 조합(58t, 58c)으로 형성된다. 각 메모리 셀(54)로서 2개의 트랜지스터-커패시터 조합(58t, 58c)을 이용하는 것은 비트 라인 전압의 차동 감지(differential sensing)를 허가하며, 이것은 노이즈의 영향을 방지하는데 유익하다. 여기에서 설명된 DRAM 셀(54)와 관련된 많은 다른 요소와 같이, 2개의 트랜지스터-커패시터 조합은 서로 논리적인 상보형으로 동작하며, 서로에 대해 정(true)("t")과 부(complement)("c")로 표시된다. 하지만, 차동 감지가 바람직하지 않으면, 본 발명의 다른 개선된 양태(aspects)는 각 DRAM 셀(54)로서 단지 단일 트랜지스터-커패시터 조합을 이용함으로써 실시될 수 있으며, 이러한 조합은 DRAM에서 통상적인 것이다.As shown in Figs. 3 and 5, each DRAM memory cell 54 is preferably formed of two field effect transistor (FET) -capacitor combinations 58t and 58c. Using two transistor-capacitor combinations 58t, 58c as each memory cell 54 allows differential sensing of the bit line voltage, which is beneficial to prevent the effects of noise. As with many other elements associated with the DRAM cell 54 described herein, the two transistor-capacitor combinations operate in a logical complementary to each other and are true ("t") and complementary to each other. ("c"). However, if differential sensing is not desired, other improved aspects of the present invention can be implemented by using only a single transistor-capacitor combination as each DRAM cell 54, which combination is common in DRAM.

도3에 도시된 바와 같이, 전기 회로 관점에서 각 트랜지스터-커패시터 조합(58t, 58c)은 각각 커패시터(62t, 62c)와 직렬로 연결된 P 채널 트랜지스터(60t, 60c)를 포함한다. 도2에 도시된 바와 같이, 각 커패시터(62t, 62c)의 하나의 플레이트는 기판(24)을 가로질러 수평 기준 방향으로 연장하는 커패시터 기준 전위 도전체(capacitor reference potential conductor)(63)에 연결된다. 도3에서 전기적인 관점에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 또한 도5와 관련하여 구조적인 관점에서 설명되는 바와 같이, 수평적으로 연장하는 커패시터 기준 전위 도전체(63)는 각 수직열에서 수직적으로 인접하는 두 메모리 셀(54)을 겹친다. 구조적인 관점에서, 커패시터 기준 전위 도전체(63)는 메모리 셀(54)의 수직 인접쌍의 커패시터(62t, 62c)의 기준 전위 플레이트로서의 기능을 하도록 충분히 넓다. 여기에 설명된 바람직한 실시예에서, 커패시터 기준 전위 도전체(63)는 DRAM 세그먼트의 모든 비트 블록에서 메모리 셀(54)의 인접 수평행들사이에서 연장하며, 외부 안정된 음전압 전원 공급기(34)(도1 참조)에 연결된다. DRAM의 다른 실시예에서, 커패시터 기준 전위 도전체(63)는 다른 전위 또는 기준 소오스에 연결될 수 있다.As shown in FIG. 3, each transistor-capacitor combination 58t, 58c from an electrical circuit perspective includes P-channel transistors 60t, 60c connected in series with capacitors 62t, 62c, respectively. As shown in FIG. 2, one plate of each capacitor 62t, 62c is connected to a capacitor reference potential conductor 63 extending in the horizontal reference direction across the substrate 24. . As schematically shown from an electrical point of view in FIG. 3, and also from a structural point of view in relation to FIG. 5, horizontally extending capacitor reference potential conductors 63 are vertically adjacent in each vertical column. The two memory cells 54 overlap. From a structural point of view, the capacitor reference potential conductor 63 is wide enough to function as the reference potential plate of the capacitors 62t and 62c of the vertically adjacent pair of memory cells 54. In the preferred embodiment described herein, the capacitor reference potential conductor 63 extends between adjacent horizontal rows of the memory cells 54 in all bit blocks of the DRAM segment, and has an external stable negative voltage power supply 34 ( 1). In other embodiments of the DRAM, the capacitor reference potential conductor 63 may be connected to another potential or reference source.

트랜지스터(60t)의 드레인단은 하나의 비트 라인(64t)에 연결되고, 트랜지스터(60c)의 드레인단은 다른 비트 라인(64c)에 연결된다. 도2에 도시된 바와 같이, 비트 라인(64t, 64c)는 매트릭스(56)내에서 수직으로 연장한다. 각각의 상보적인 비트 라인 세트(64t, 64c)는 셀(54)의 개별적인 수직열의 모든 트랜지스터들(60t, 60c)에 연결된다. 따라서, 셀(54)의 각 분리된 열은 그 고유의 상보적인 비트 라인 세트(64t, 64c)를 가진다.The drain terminal of the transistor 60t is connected to one bit line 64t, and the drain terminal of the transistor 60c is connected to the other bit line 64c. As shown in FIG. 2, the bit lines 64t and 64c extend vertically in the matrix 56. As shown in FIG. Each complementary bit line set 64t, 64c is connected to all transistors 60t, 60c in individual vertical columns of the cell 54. Thus, each separate column of cell 54 has its own complementary bit line set 64t, 64c.

도3에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(60t, 60c)의 게이트는 통상적으로 단일 워드 라인(66)에 연결된다. 도2를 참조하면, 각 워드 라인(66)은 매트릭스(56)를 가로질러 수평적으로 연장한다. 각 워드 라인은 매트릭스(56)의 메모리 셀들의 각 수평행에서 모든 메모리 셀(54)의 트랜지스터(60t, 60c)의 게이트에 연결된다. 따라서, 메모리 셀(54)의 각 수평행은 자신의 고유 워드 라인(66)을 가진다.As shown in Figure 3, the gates of transistors 60t and 60c are typically connected to a single word line 66. 2, each word line 66 extends horizontally across the matrix 56. As shown in FIG. Each word line is connected to the gates of transistors 60t and 60c of all memory cells 54 in each horizontal row of memory cells of matrix 56. Thus, each horizontal row of memory cells 54 has its own word line 66.

DRAM 메모리 셀(54)은 데이터 "비트"를 저장한다. 데이터 비트는 로직 요소에 의해 인식되는 데이터의 기본적인 요소이며, 하이(high) 또는 로우(low)이고, 대개 "0" 또는 "1"로 설명된다. "1" 및 "0"은 유용한 데이터를 나타내는 이진 워드 또는 코드를 형성하기 위해 조합된다. 커패시터(62t, 62c)는 데이터 비트를 나타내기 위해 전하를 저장한다. 커패시터(62t, 62c)는 각 메모리 셀에서 상보적이기 때문에, 전하가 어느 하나의 커패시터에 저장되는 반면 다른 커패시터는 방전된다. 각 커패시터로부터의 전압은 저장된 전하와 연관이 있다.DRAM memory cell 54 stores data "bits". Data bits are the fundamental elements of data that are recognized by logic elements and are high or low and are usually described as "0" or "1". "1" and "0" are combined to form a binary word or code representing useful data. Capacitors 62t and 62c store charge to represent data bits. Since capacitors 62t and 62c are complementary in each memory cell, charge is stored in either capacitor while the other capacitor is discharged. The voltage from each capacitor is associated with the stored charge.

트랜지스터(60t, 60c)는 커패시터(62t, 62c)를 비트 라인(64t, 64c)에 연결 시키거나 연결 해제시킨다. 비트 라인은 메모리 매트릭스(56)(도 2 참조)를 가로질러 연장하는 비트 라인의 수직 터미널 끝에 위치하는 쓰기 증폭기 및 센스 증폭기에 연결된다. 커패시터(62c, 62c)가 센스 증폭기에 연결될 때, 커패시터의 전하에 의해 생성된 비트 라인(64t, 64c)의 전압이 메모리 셀(54)에 의해 유지된 데이터 비트를 "쓰기"하기 위해 감지된다. 메모리 셀 커패시터는 메모리 셀에 데이터를 "쓰기"하기 위해 커패시터(62t, 62c)를 충전 또는 방전시키도록 비트 라인을 따라서 트랜지스터(60t, 60c)를 통해 쓰기 증폭기로부터의 전류를 도전시킴으로써 충전 및 방전이 이루어진다.Transistors 60t and 60c connect or disconnect capacitors 62t and 62c to bit lines 64t and 64c. The bit line is connected to a write amplifier and a sense amplifier located at the vertical terminal end of the bit line extending across the memory matrix 56 (see FIG. 2). When capacitors 62c and 62c are connected to a sense amplifier, the voltages of bit lines 64t and 64c generated by the charge of the capacitor are sensed to "write" the data bits held by memory cell 54. Memory cell capacitors are charged and discharged by conducting current from the write amplifier through transistors 60t and 60c along the bit lines to charge or discharge capacitors 62t and 62c to " write " data in the memory cells. Is done.

읽기 또는 쓰기를 위한 비트 블록에서 수평행의 각 셀(54)에 액세스하기 위해, 전압이 워드 라인(66)에 가해진다. 워드 라인(66)으로부터의 전압은 매트릭스의 수평행의 모든 메모리 셀(54)의 트랜지스터(60t, 60c)로 하여금 도전 상태로 있게 한다. 트랜지스터(60t, 60c)가 도전 상태에 있으면, 수평행의 메모리 셀에 대해 읽기 또는 쓰기 동작이 계속될 수 있다.A voltage is applied to the word line 66 to access each cell 54 in the horizontal row in the block of bits for reading or writing. Voltage from word line 66 causes transistors 60t and 60c of all memory cells 54 in the horizontal row of the matrix to be in a conductive state. When the transistors 60t and 60c are in the conductive state, the read or write operation may be continued for the memory cells in the horizontal row.

읽기 동작동안, 커패시터(62t, 62c)에 존재하는 전압은 비트 라인(64t, 64c)에 전달되는데 그 이유는 트랜지스터(60t, 60c)가 도전 상태에 있기 때문이다. 비트 라인이 물리적인 크기로 메모리 커패시터의 플레이트보다 상당히 크기때문에, 비트 라인에서 나타나는 전압은 메모리 셀 커패시터가 비트 라인에 연결되기전 메모리 셀 커패시터에서의 전압보다 상당히 더 작다. 이러한 요인은 비트 라인 전압을 감지하는 것을 더 어렵게 하는데, 그 이유는 수 볼트(V) 범위의 메모리 셀 전압이 비트 라인에서는 수십 밀리볼트(mV)로 나타나기 때문이다.During the read operation, the voltage present on capacitors 62t and 62c is transferred to bit lines 64t and 64c because transistors 60t and 60c are in a conductive state. Because the bit line is physically larger than the plate of the memory capacitor, the voltage present at the bit line is significantly less than the voltage at the memory cell capacitor before the memory cell capacitor is connected to the bit line. This factor makes it more difficult to detect the bit line voltage because memory cell voltages in the range of several volts (V) appear in tens of millivolts (mV) in the bit line.

도4에 도시된 바와 같이, 메모리 셀 커패시터 전압이 비트 라인(64t, 64c)에 인가된 후에, 차동 센스 증폭기(67)가 참조번호 "69"에서 공급된 신호에 의해 인에이블된다. 도면에 도시된 바와 같이, 센스 증폭기(67)는 크로스-커플드 인버터(cross-coupled inverter)로 형성된다. 커패시터(62t, 62c)(도3)의 전압이 초기에 크로스-커플드 인버터의 입력단으로 인가된다. 이러한 초기의 작은 신호 디퍼렌셜에 응답하여 크로스-커플드 인버터는 비트 라인(64t, 64c)의 신호가 더욱 커져, 거의 크로스-커플드 인버터로부터 이용 가능한 최대 디퍼렌셜이 될 때까지 그 차이를 증폭한다. 따라서, 크로스-커플드 인버터 센스 증폭기(67)는 비트 라인 신호 레벨에서 초기 작은 신호 디퍼렌셜을 더 큰 신호 디퍼렌셜의 신호 레벨로 증폭하고, 이러한 증폭된 신호들은 (도시되지 않은) 래치와 같은 DRAM의 다른 논리요소에 인가된다.As shown in Fig. 4, after the memory cell capacitor voltage is applied to the bit lines 64t and 64c, the differential sense amplifier 67 is enabled by the signal supplied at " 69 ". As shown in the figure, the sense amplifier 67 is formed as a cross-coupled inverter. The voltages of the capacitors 62t, 62c (FIG. 3) are initially applied to the input of the cross-coupled inverter. In response to this initial small signal differential, the cross-coupled inverter amplifies the difference until the signal on the bit lines 64t, 64c becomes larger, which is almost the maximum differential available from the cross-coupled inverter. Thus, the cross-coupled inverter sense amplifier 67 amplifies the initial small signal differential at the bit line signal level to the signal level of the larger signal differential, and these amplified signals may be transferred to other parts of the DRAM such as a latch (not shown). Applied to logical elements.

각 메모리 셀(54)에 대한 2개의 커패시터(62t, 62c) 및 2개의 비트라인(64t, 64c) 이용 및 차동 비트 라인 감지 이용으로, 메모리 셀당 단일 커패시터 및 비트 라인의 전형적인 이전 DRAM 구성에 비해 더 큰 노이즈 면역성이 획득된다. 메모리 셀당 단일 커패시터 및 비트 라인에서 셀 데이터 레벨은 비트 라인의 전압 레벨과 임계 전압 레벨을 비교함으로써 결정된다. 노이즈로부터의 영향은 임계 레벨과 관계있는 비트 라인 전압 레벨을 변경할 수 있으므로 메모리 셀에서의 데이터 비트 신호 레벨의 정확한 결정을 저해시킨다. 차동 감지에서 노이즈는 비트 라인(64t, 64c)의 신호 레벨들에 균등하게 영향을 줄 것이고, 센스 증폭기(67)에 의해 감지된 차동 전압 레벨은 노이즈에 의해 변경되지 않을 것이다. 결론적으로, 노이즈는 메모리 셀의 데이터 레벨의 결정을 저해시키지 않는다.The use of two capacitors 62t and 62c and two bit lines 64t and 64c for each memory cell 54 and the use of differential bit line sensing, more than the traditional DRAM configuration of a single capacitor and bit line per memory cell Great noise immunity is obtained. The cell data level in a single capacitor and bit line per memory cell is determined by comparing the voltage level of the bit line with the threshold voltage level. The impact from noise can change the bit line voltage level relative to the threshold level, thus hampering the accurate determination of the data bit signal level in the memory cell. In differential sensing, the noise will affect the signal levels of the bit lines 64t, 64c evenly, and the differential voltage level sensed by the sense amplifier 67 will not be altered by the noise. In conclusion, noise does not hinder the determination of the data level of the memory cell.

메모리 셀(54)의 구조적인 모양이 도5 내지 도7에 도시된다. 도5에 도시된 바와 같이, 트랜지스터-커패시터 조합(58t, 58c)은 수직으로 연장하는 직사각형으로 형성된다. 비트 라인(64t, 64c)은 트랜지스터-커패시터 조합(58t, 58c) 위로 연장한다. 워드 라인에 연결되는 게이트 도전체(70)는 비트 블록의 행에서 모든 메모리 셀을 형성하는 다수의 트랜지스터-커패시터 조합(58t, 58c)을 가로질러 횡축으로 연장한다. 커패시터 기준 전위 도전체(63)는 셀의 두 수평행에서 수직적으로 인접하는 두 셀(54)의 트랜지스터-커패시터 조합(58t, 58c)의 인접 부분을 오버레이한다. 비트 라인(64t, 64c) 및 게이트 도전체(70)는 도6 및 도7에 관련하여 도시 및 설명된 방식으로 각 메모리 셀(54)의 요소에 연결된다.The structural shape of the memory cell 54 is shown in Figs. As shown in Fig. 5, the transistor-capacitor combinations 58t and 58c are formed in a rectangle extending vertically. Bit lines 64t and 64c extend over transistor-capacitor combinations 58t and 58c. Gate conductor 70 connected to the word line extends transversely across a number of transistor-capacitor combinations 58t, 58c that form all of the memory cells in a row of bit blocks. Capacitor reference potential conductor 63 overlays adjacent portions of transistor-capacitor combinations 58t, 58c of two cells 54 that are vertically adjacent in two horizontal rows of cells. Bit lines 64t and 64c and gate conductor 70 are connected to the elements of each memory cell 54 in the manner shown and described with reference to FIGS. 6 and 7.

도6에 도시된 트랜지스터-커패시터 조합(58t, 58c)에 의해 표현된 바와 같이, 트랜지스터-커패시터 조합(58t, 58c)은 기판(24)의 N-웰(well)(68)에 형성된다. N-웰(68)은 바람직하게 주입 및 확산에 의해 기판에서 통상의 방식으로 생성된다. N형 물질이 먼저 P형 기판(24)의 영역내 소정 깊이까지 주입된다. 이때, 주입된 N형 물질은 열 공정으로 확산되고, 소정의 깊이까지 N-웰을 생성한다. 바람직하게 N-웰(68)은 모든 DRAM 세그먼트(50)의 모든 메모리 셀(54)을 수용할 수 있을 정도로 (깊이, 길이 및 폭에 관하여) 충분히 크다. 하지만, DRAM 세그먼트(50)의 모든 셀(54)을 수용하기 위해 하나 이상의 N-웰(68)이 요구될 수도 있다.As represented by the transistor-capacitor combinations 58t, 58c shown in FIG. 6, transistor-capacitor combinations 58t, 58c are formed in the N-well 68 of the substrate 24. As shown in FIG. N-well 68 is preferably produced in a conventional manner on the substrate by implantation and diffusion. The N-type material is first implanted to a predetermined depth in the region of the P-type substrate 24. At this time, the implanted N-type material is diffused in a thermal process and generates N-wells up to a predetermined depth. Preferably the N-well 68 is large enough (in terms of depth, length and width) to accommodate all the memory cells 54 of all DRAM segments 50. However, one or more N-wells 68 may be required to accommodate all cells 54 of the DRAM segment 50.

P 채널 트랜지스터(60t)는 통상적으로 P형 드레인 및 소오스 영역(72, 76)을 형성하기 위해 N-웰(68)에서 P형 물질을 주입 또는 확산시킴으로써 이루어진다. 채널 영역(74)은 소오스 및 드레인 영역(72, 76)사이에서 존재할 것이다. P형 채널 영역(78)이 소오스 영역(76)에서 연장하면서 형성된다. 채널 영역(78)은 트랜지스터(60t)(도3)에 연결되는 커패시터(62t)의 전하 플레이트를 형성한다. 도6에 도시된 바와 같이, P형 채널 영역(78)을 오버레이하는 커패시터 기준 전위 도전체(63)의 부분은 커패시터(62t)의 다른 기준 전위 플레이트를 형성한다. 커패시터 플레이트 P형 채널 영역(78) 및 오버레이하는 도전체(63)사이에서, 매우 얇은비도전 산화층(79)(도6)은 커패시터(62t)를 위한 유전체를 형성한다. 채널영역(78)이 형성된 후에 그리고 커패시터 기준 전위 도전체(63)가 형성되기 전에 바람직하게도 이산화 실리콘인 산화층(79)은 채널 영역(78)의 상단 표면에서 성장한다.P-channel transistor 60t is typically made by implanting or diffusing a P-type material in N-well 68 to form P-type drain and source regions 72 and 76. Channel region 74 will exist between source and drain regions 72 and 76. P-type channel region 78 is formed extending from source region 76. Channel region 78 forms a charge plate of capacitor 62t that is coupled to transistor 60t (FIG. 3). As shown in Figure 6, the portion of the capacitor reference potential conductor 63 that overlays the P-type channel region 78 forms another reference potential plate of the capacitor 62t. Between the capacitor plate P-type channel region 78 and the overlying conductor 63, a very thin nonconductive oxide layer 79 (FIG. 6) forms a dielectric for the capacitor 62t. After the channel region 78 is formed and before the capacitor reference potential conductor 63 is formed, an oxide layer 79, preferably silicon dioxide, grows on the top surface of the channel region 78.

커패시터 유전체의 산화층(79)은 영역(74) 및 게이트 도전체(70)사이에 증착된 트랜지스터의 게이트 산화물과 함께 동시에 형성된다. 커패시터 유전체로 산화층(79)을 이용하는 것은 표준 로직 제조 공정이 내장 DRAM를 제조하는데 이용될 수 있도록 한다. DRAM 집적회로가 별도 칩으로 제조되는 경우에서와 같이, 특별한 공정들이 메모리 커패시터를 형성하는데 요구되지 않는다. SLIC를 제조하기 위해 DLAM 공정을 이용하는 것은 저비용으로 이루어지기가 어려운데, 그 이유는 대부분의 SLIC가 로직 구성요소들을 구성하거나, 또는 특수한 DRAM 구조보다 로직 구성요소와 더욱 동등한 구성요소들을 구성하기 때문이다. 결론적으로, 트랜지스터의 게이트를 형성하기 위해 산화층(79) 이용을 이미 필요로 하는 표준 로직 제조 공정은 복잡성을 추가하지 않고 SLIC에서 동시에 메모리 커패시터를 제조되게 할 수 있도록 한다. DRAM 메모리 커패시터는 결론적으로 SLIC에 효과적으로 내장된다.An oxide layer 79 of the capacitor dielectric is formed simultaneously with the gate oxide of the transistor deposited between the region 74 and the gate conductor 70. Using oxide layer 79 as the capacitor dielectric allows standard logic fabrication processes to be used to fabricate embedded DRAM. As in the case where DRAM integrated circuits are fabricated on separate chips, no special processes are required to form the memory capacitors. Using the DLAM process to manufacture SLICs is difficult to achieve at low cost, because most SLICs make up logic components, or components that are more equivalent to logic components than special DRAM structures. In conclusion, a standard logic fabrication process that already requires the use of an oxide layer 79 to form the gate of the transistor allows the memory capacitors to be fabricated simultaneously in SLIC without adding complexity. In conclusion, DRAM memory capacitors are effectively embedded in SLIC.

게이트 도전체(70)(도3 및 도5)는 채널 영역(74) 위로 수평으로 형성되어 트랜지스터(60t)의 게이트를 생성한다. 바람직하게 게이트 도전체(70) 및 커패시터 기준 전위 도전체(63)는 모두 동시에 폴리실리콘으로 형성된다. 이후, 절연층(80)이 인가되어 게이트 도전체(70) 및 커패시터 기준 전위 도전체(63)를 덮는다.Gate conductor 70 (FIGS. 3 and 5) is formed horizontally over channel region 74 to create the gate of transistor 60t. Preferably both the gate conductor 70 and the capacitor reference potential conductor 63 are simultaneously formed of polysilicon. Thereafter, an insulating layer 80 is applied to cover the gate conductor 70 and the capacitor reference potential conductor 63.

커패시터(62t)는 양의 캐리어(정공)가 트랜지스터(60t)의 영역(76)에서 연장하는 N-웰의 채널 영역(78)으로 도전될 때 충전된다. 트랜지스터(60t)가 게이트 도전체(70)에 인가되는 신호에 따라 도전 상태로 바이어스될 때 채널 영역(78)은 즉시 양의 캐리어(정공)를 충전하거나 방전한다. 트랜지스터(60t)는 채널영역(78)이 충전 또는 방전된 후에 비도전 상태로 바이어스된다. 채널 영역(78)은 트랜지스터가 비도전 상태로 된 후에 충전된 캐리어를 유지하기 쉽다. 하지만, 접합 누설 전류 및 채널 누설 전류가 채널 영역(78)에 저장된 전하를 변경하기 쉬운 작지만 중요한 전류를 생성한다. 전형적인 DRAM에서 이들 전류 때문에, 메모리 셀 커패시터는 대략 1-2ms 간격으로 반복적으로 계속해서 리프레시되어야 한다. 셀 리프레싱은 메모리 셀을 읽고, 메모리 셀에서 읽은 신호를 다시 쓰는데 관여한다. 다시 쓰는 동작은 마지막 리프레시 동작후 누설 전류 및 읽기 동작으로 소모된 전하를 공급한다.The capacitor 62t is charged when a positive carrier (hole) is conducted to the channel region 78 of the N-well extending in the region 76 of the transistor 60t. The channel region 78 immediately charges or discharges a positive carrier (hole) when the transistor 60t is biased into a conductive state in accordance with a signal applied to the gate conductor 70. Transistor 60t is biased into a non-conductive state after channel region 78 is charged or discharged. Channel region 78 tends to retain charged carriers after the transistor is in an unconductive state. However, junction leakage currents and channel leakage currents generate small but significant currents that are easy to change the charge stored in channel region 78. Because of these currents in a typical DRAM, memory cell capacitors must be repeatedly refreshed at approximately 1-2 ms intervals. Cell refreshing involves reading a memory cell and rewriting a signal read from the memory cell. The rewrite operation supplies the leakage current and the charge consumed by the read operation since the last refresh operation.

도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 비트 라인(64t, 64c)은 절연층(80)의 상측표면에 형성된다. 비트 라인(64t, 64c)은 도전체(63, 70)를 형성하는데 이용되는 폴리실리콘층 상부의 절연층(80) 위에 위치된 제1금속층으로 형성되는 것이 바람직하다. 도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 일반적으로 비트 라인(64t, 64c)은 직사각형 트랜지스터-커패시터 조합(58t, 58c)의 길이에 평행하게 연장한다. 비트라인(64t, 64c)은 드레인 영역(72)과의 접촉으로 아래 비트 라인 물질의 연장 포스트(extension post)(82)에 의해 트랜지스터(60t, 60c)의 드레인 영역(72)에 연결된다.As shown in Figs. 6 and 7, the bit lines 64t and 64c are formed on the upper surface of the insulating layer 80. Figs. The bit lines 64t and 64c are preferably formed of a first metal layer positioned over the insulating layer 80 over the polysilicon layer used to form the conductors 63 and 70. As shown in Figures 5 and 6, the bit lines 64t, 64c generally extend parallel to the length of the rectangular transistor-capacitor combinations 58t, 58c. Bit lines 64t and 64c are connected to drain regions 72 of transistors 60t and 60c by extension posts 82 of the underlying bit line material in contact with drain region 72.

N-웰(68)은 다수의 이격된 간격으로 양전압 도전체(84)에 연결된다. 도7에 도시된 바와 같이, 안정된 양전압 전원 공급기(30)(도1)에서 N-웰(68)에게 양전압을 인가하기 위해, 바람직하게 N+영역(86)은 (도시되지 않은) 다른 트랜지스터의 N+영역과 유사한 방식으로 형성되고, P 채널 트랜지스터(60t, 60c)에 상보적인 다른 트랜지스터의 N+영역은 SLIC에서 형성된다. 도2에 도시된 바와같이, 도전체(84)는 메모리 셀의 행과 평행한 매트릭스(56)에서 수직으로 연장한다. 바람직하게 하나의 도전체(84)는 각 비트 블록(55)의 각 횡축 맞은편에서 수직으로 연장한다. 다른 말로, 수직 도전체(84)는 각 비트 블록(55)의 각 측면에 존재한다.N-well 68 is connected to positive voltage conductor 84 at multiple spaced intervals. As shown in FIG. 7, in order to apply a positive voltage to the N-well 68 in a stable positive voltage power supply 30 (FIG. 1), the N + region 86 is preferably (not shown) The N + region of another transistor formed in a manner similar to the N + region of the transistor and complementary to the P channel transistors 60t and 60c is formed in SLIC. As shown in FIG. 2, the conductor 84 extends vertically in a matrix 56 parallel to the rows of memory cells. Preferably one conductor 84 extends perpendicularly across each transverse axis of each bit block 55. In other words, vertical conductors 84 are present on each side of each bit block 55.

도7에 도시된 바와 같이, 절연층(80)이 놓여진 후에 수직으로 연장하는 양전압 도전체(84)는 절연층(80)의 상단에 형성된다. 수직으로 연장하는 양전압 도전체(84)는 비트 라인(64t, 64c)을 따라 DRAM 세그먼트의 제1금속층에 위치한다. 도전체(84)에서의 연장 포스트(88)는 절연층(80)에서 정공을 통해 연장하며, N+영역(86)과 접촉한다.As shown in FIG. 7, a positive voltage conductor 84 extending vertically after the insulating layer 80 is placed is formed on top of the insulating layer 80. As shown in FIG. A vertically extending positive voltage conductor 84 is located in the first metal layer of the DRAM segment along the bit lines 64t and 64c. The extension post 88 in the conductor 84 extends through the hole in the insulating layer 80 and contacts the N + region 86.

다음에, 절연층(90)이 놓여지고, 수평으로 연장하는 전압 도전체(92)가 절연층의 상단에 형성된다. 수평 전원 도전체(92)는 DRAM 세그먼트(50)의 제2금속층에 위치한다. 도전체(92)에서 연장 포스트(94)는 도전체(84)와의 접촉으로 절연층(90)에서 형성된 정공을 통해 아래쪽으로 연장함으로써 양쪽 도전체(84, 92)를 연결한다.Next, the insulating layer 90 is placed, and a horizontally extending voltage conductor 92 is formed on the top of the insulating layer. The horizontal power supply conductor 92 is located in the second metal layer of the DRAM segment 50. The extension post 94 in the conductor 92 connects both conductors 84 and 92 by extending downward through holes formed in the insulating layer 90 in contact with the conductor 84.

수평으로 지향하는 양전압 도전체(84)는 메모리 셀의 매트릭스 전체에 걸쳐 연장 포스트(94)의 위치에 의해 만들어진 이격된 간격마다 수평으로 연장하는 양전압 도전체(92)와 교차하면서 연결된다. 특히, 하나의 수평 도전체는 메모리 셀에서 수직으로 인접하는 두 행사이에서 연장되는 것이 바람직하다. 다른 말로 말하면, 하나의 수평 도전체는 메모리 셀에서 각 쌍의 수평행을 위해 존재한다.The horizontally oriented positive voltage conductor 84 is connected intersecting with the positive voltage conductor 92 extending horizontally at spaced intervals created by the location of the extension post 94 throughout the matrix of memory cells. In particular, one horizontal conductor preferably extends at two vertically adjacent events in the memory cell. In other words, one horizontal conductor exists for each pair of horizontal rows in the memory cell.

이러한 방식으로 이격된, 교차하는 도전체(84, 92)는 DRAM 세그먼트(50) 전체에 걸쳐 연장하면서 수직으로 교차하는 양전압 도전체들의 메시(mesh)(96)를 형성한다. 메시(96)는 연장 포스트(86)의 위치에 의해 만들어진 다수의 간격으로 N-웰(68)에 연결된다(도5 및 도7). 안정된 양전압 전원 공급기(30)(도1)가 메시(96)에 연결된다. 연장 포스트(88)에 의해 다수의 주기 간격으로 큰 단일 N-웰(68) 또는 다수의 작은 N-웰(68)(DRAM 세그먼트의 모든 메모리 셀보다 적은 수를 포함함)에 연결된 다수의 분산 양전압 도전체(84, 92) 때문에 N-웰 전압은 안정된 레벨로 유지된다. 노이즈로부터의 특정화된 영향은 다수의 도전체 경로 및 다수의 연결 도전체(84, 92)의 감소된 인덕턴스로 인해 방지된다. 메시(96)의 감소된 인덕턴스는 기판을 포함하여 SLIC의 구성요소에 의해 전형적으로 도전되는 빠르게 변화 및 천이하는 전류에 대해 감소된 임피던스를 제공한다. 따라서, 메시(96)의 감소된 임피던스는 과도 전류가 메모리 셀 및 비트 라인에서 중요한 전압을 유도하는 것을 방지시킨다. 결론적으로, 메모리 셀 및 비트 라인으로부터의 신호가 안정된 상태에서 더 정확하게 읽혀지고, 보존된다.The crossing conductors 84, 92, spaced in this manner, form a mesh 96 of vertically intersecting positive voltage conductors extending across the DRAM segment 50. Mesh 96 is connected to N-well 68 at multiple intervals made by the location of extension post 86 (FIGS. 5 and 7). A stable positive voltage power supply 30 (FIG. 1) is connected to the mesh 96. Multiple amount of dispersion connected by a large post N 88 to a large single N-well 68 or a large number of small N-wells 68 (including fewer than all memory cells in a DRAM segment) at multiple periodic intervals. Because of the voltage conductors 84 and 92, the N-well voltage is maintained at a stable level. The specified effect from noise is prevented due to the reduced inductance of the multiple conductor paths and the multiple connecting conductors 84, 92. The reduced inductance of the mesh 96 provides a reduced impedance for rapidly changing and transitioning currents that are typically challenged by the components of the SLIC, including the substrate. Thus, the reduced impedance of mesh 96 prevents transients from inducing significant voltages in memory cells and bit lines. As a result, signals from memory cells and bit lines are more accurately read and preserved in a stable state.

도2, 도5 및 도8에 도시된 바와 같이, 금속 기준 도전체(98)는 각 폴리실리콘 커패시터 기준 전위 도전체(63)와 평행하게 연장한다. 금속 기준 도전체(98)는 DRAM 세그먼트의 제2금속층에서 연장한다. 기준 도전체(98)는 각 비트 블록(55)(도2)의 행들을 연장하는 커패시터 기준 전위 도전체(63)의 각 끝단에 위치하는 연장 포스트(1O0)에 의해 연결된다. 연장 포스트(100)는 DRAM 세그먼트의 절연층(80)에서 형성된 정공을 통해 연장한다. 또한, 도2 및 도5에 도시된 바와 같이, 다수의 금속 도전체(102)는 도전체(98)와 수직으로 교차하면서 연결되어 제2메시(104)를 형성한다. 도전체(98, 102)는 전술한 바와 같이 다른 도전체가 연결된 동일한 방식으로 다수의 연장 포스트(103)에 의해 도전된다. 도2에 도시된 바와 같이, 도전체(102)는 도전체(84)측과 평행하게 연장되고, 도전체(84)측으로 측방향으로 변위된다. 따라서, 도전체(102)는 각 비트 블록(55)의 반대쪽에서 연장한다. 도전체(98)는 커패시터 기준 전위 도전체(63) 위로 직접 연장하고, 하나의 도전체(98)는 메모리 셀에서 두행을 위해 존재한다. 따라서, 도전체(102)는 제1금속층에 위치하고, 도전체(98)는 제2금속층에 위치한다. 메시(104) 및 메시(104)의 도전체(98, 102)는 안정된 전압 전원 공급기(34)(도1)에 연결된다. 도2에 도시된 바와 같이, 메시(104)는 매트릭스(56)의 DRAM 셀(54)을 오버레이한다.As shown in Figures 2, 5 and 8, the metal reference conductor 98 extends in parallel with each polysilicon capacitor reference potential conductor 63. The metal reference conductor 98 extends in the second metal layer of the DRAM segment. The reference conductor 98 is connected by an extension post 100 at each end of the capacitor reference potential conductor 63 extending the rows of each bit block 55 (FIG. 2). The extension post 100 extends through holes formed in the insulating layer 80 of the DRAM segment. Also, as shown in FIGS. 2 and 5, the plurality of metal conductors 102 are vertically intersected with the conductors 98 to be connected to form the second mesh 104. Conductors 98 and 102 are conducted by multiple extension posts 103 in the same manner as other conductors are connected as described above. As shown in Fig. 2, the conductor 102 extends in parallel with the conductor 84 side and is laterally displaced to the conductor 84 side. Thus, conductor 102 extends on the opposite side of each bit block 55. Conductor 98 extends directly over the capacitor reference potential conductor 63, and one conductor 98 exists for two rows in the memory cell. Thus, the conductor 102 is located in the first metal layer and the conductor 98 is located in the second metal layer. Mesh 104 and conductors 98, 102 of mesh 104 are connected to a stable voltage power supply 34 (FIG. 1). As shown in FIG. 2, mesh 104 overlays DRAM cells 54 of matrix 56.

N-웰(68)에 연결된 메시(96)와 같이, 다수의 분산 및 상호연결된 도전체(98, 102)의 감소된 인덕턴스는 과도 전류가 메모리 커패시터의 기준 전위 플레이트에서 특정화된 폭넓은 전압 변동을 유도하는 것을 방지한다. 따라서, 메시(104)는 메모리 셀 커패시터를 위한 균등한 기준 전위 전압을 유지한다. 더 균등한 기준 전위 전압은 메모리 셀이 더 순탄하고 정확하게 충전되게 함으로써 더 정밀한 전압 레벨이 성장되도록 한다. 메시(104)에 의해 제공된 균등한 기준 전위 전압을 가지고 있지 않은 어떤 메모리 셀 커패시터는 특히 노이즈의 가변적이고 예기치 않은 영향을 받을 때 동일한 충전 조건하에 있는 다른 것보다 더 많은 전하 축적 현상을 나타낼 것이다. 결론적으로, 노이즈 영향이 메모리 셀 커패시터에서 전압 변동을 발생시키지 않지만, 커패시터 기준 전위 도전체(63)가 메시(104)에 의해 안정된 기준 전위(34)(도1)에 완벽하게 균등하게 연결되지 않았다면 노이즈 영향이 전압 변동을 발생시킬 것이다. 따라서, 메모리 셀 커패시터에 저장된 신호는 의도된 데이터를 더 정확하게 나타내고, 비트 라인에서 더 정확하게 읽혀진다.As with the mesh 96 connected to the N-well 68, the reduced inductance of a number of distributed and interconnected conductors 98, 102 may cause a wide range of voltage fluctuations in which transients are specified in the reference potential plate of the memory capacitor. Prevent induction. Thus, the mesh 104 maintains an even reference potential voltage for the memory cell capacitor. More uniform reference potential voltages allow memory cells to be charged more smoothly and accurately, allowing more precise voltage levels to be grown. Some memory cell capacitors that do not have the equivalent reference potential voltage provided by the mesh 104 will exhibit more charge accumulation than others under the same charging conditions, especially when subjected to variable and unexpected effects of noise. In conclusion, although the noise effect does not cause voltage fluctuations in the memory cell capacitor, the capacitor reference potential conductor 63 is not perfectly evenly connected to the stable reference potential 34 (FIG. 1) by the mesh 104. Noise effects will cause voltage fluctuations. Thus, the signal stored in the memory cell capacitor more accurately represents the intended data and is read more accurately in the bit line.

또한, 도5 및 도8에 도시된 바와 같이, 폴리실리콘 게이트 도전체(70)가 DRAM 세그먼트(50)의 제2금속층에 위치한 금속 워드 라인 도전체(66)에 연결된다. 도8에 도시된 바와 같이, 각 금속 워드 라인(66)은 폴리실리콘 게이트 도전체(70)를 접촉하기 위해 절연층(80)에서 형성된 정공을 통해 연장하는 연장 포스트(106)에 의해 연결된다. 연장 포스트(106)는 비트 블록에서 메모리 셀의 각 행의 시작에서 폴리실리콘 게이트 도전체(70)에 연결된다. 금속 워드 라인 도전체(66) 및 연장 포스트(106)에서의 주기적인 연결은 저항의 양을 감소시키지만, 폴리실리콘 게이트 도전체(70)가 DRAM 세그먼트를 가로질러 완전히 연장하지 않았다면 다르게 나타날 것이다. 금속 워드 라인 도전체(66)를 이용하여 폴리실리콘 게이트 도전체(70)에서 실질적인 양의 저항을 제거함으로써 워드 라인 신호의 전파 시간은 DRAM의 동작 능력을 가속화하기 위해 감소된다.5 and 8, a polysilicon gate conductor 70 is connected to a metal word line conductor 66 located in the second metal layer of the DRAM segment 50. As shown in FIG. As shown in FIG. 8, each metal word line 66 is connected by an extension post 106 extending through holes formed in the insulating layer 80 to contact the polysilicon gate conductor 70. The extension post 106 is connected to the polysilicon gate conductor 70 at the beginning of each row of memory cells in the bit block. Periodic connections in the metal word line conductor 66 and the extension post 106 reduce the amount of resistance, but would appear different if the polysilicon gate conductor 70 did not fully extend across the DRAM segment. By removing the substantial amount of resistance in the polysilicon gate conductor 70 using the metal word line conductor 66, the propagation time of the word line signal is reduced to accelerate the DRAM's operational capability.

다음에, 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, DRAM 세그먼트의 구성을 완료하기 위해, 다른 절연층이 도전체(92)의 상단 및 절연층(90)의 상단에 놓여진다. 이후, 인테그럴(integral) 금속층(116)에 의해 형성된 차폐 도전체가 절연층(114)의 상단에 놓여진다. 인테그럴 금속층(116)은 안정된 음전압 전원 공급기(34)(도1)에 연결된다. 비록 도시되지는 않았지만, 절연층에 의해 분리되는 추가 금속층 도전체가 금속층(116)의 상단에 제조될 수 있다. 예를 들어, 주소 버스 및 전원 공급기 도전체가 금속층(116) 위의 이들 층에 배치될 수 있다. 인테그럴 금속층(116)은 금속층(116) 위에 오버레이하는 도전체에 의해 도전된 과도 전압으로 유도된 노이즈의 영향으로부터 밑에 있는 DRAM 구성요소를 차폐한다. 따라서, 안정된 음전압 전원 공급기(34)(도1)에 연결된 금속층(116)은 DRAM 세그먼트(50)에서 외부로부터 유도된 노이즈에 대해 차폐 기능을 한다.6 and 7, another insulating layer is placed on top of the conductor 92 and the top of the insulating layer 90 to complete the construction of the DRAM segment. Thereafter, the shielding conductor formed by the integral metal layer 116 is placed on top of the insulating layer 114. The integral metal layer 116 is connected to a stable negative voltage power supply 34 (FIG. 1). Although not shown, additional metal layer conductors separated by an insulating layer may be fabricated on top of the metal layer 116. For example, address bus and power supply conductors may be disposed in these layers over metal layer 116. The integral metal layer 116 shields underlying DRAM components from the effects of noise induced by transient voltages conducted by conductors overlying the metal layer 116. Thus, the metal layer 116 connected to the stable negative voltage power supply 34 (FIG. 1) provides a shield against noise induced from the outside in the DRAM segment 50. As shown in FIG.

각 메모리 셀(54)이 N-웰(68)을 통해 기판(24)에서 필연적으로 격리되어 있기 때문에, N-웰(68)에서 메모리 셀(54)을 형성하는 것을 개선하면 메모리 셀(54)에서 노이즈의 영향을 감소시킨다. 기판(24)에서의 전압이 변동 또는 바운스될때, 메시(96)는 N-웰(68)에서 외부로부터 유도된 전압의 영향을 감소시킨다. 메시(96)가 전기적으로 연결되어 있는 안정된 양전압 전원 공급기(30)(도1)는 SLIC(도1)가 연결된 (도시되지 않은) 인쇄회로기판(printed circuit board) 또는 SLIC에서 다른 소자가 아닌 N-웰(68)에게 전압을 도전시키기 위해 필연적으로 제공된다. 다른 소자들이 안정된 양전압 전원 공급기(30)에 연결되지 않기 때문에 표유 과도 전류가 N-웰(68)에서 유도되지 않는다. 또한, 과도 전류가 N-웰에서 나타난다면, 메시(96)의 낮은 인덕턴스는 N-웰(68), 메모리 셀(54) 및/또는 비트 라인(64)에서 전압이 유도되지 않도록 한다. 그러므로, 비트 라인(64t, 64c)에서 감지된 신호가 더 정확하다.Since each memory cell 54 is inevitably isolated from the substrate 24 through the N-well 68, improving the formation of the memory cell 54 in the N-well 68 may result in memory cell 54. Reduces the effect of noise on the When the voltage at the substrate 24 fluctuates or bounces, the mesh 96 reduces the influence of externally induced voltages in the N-well 68. The stable positive voltage power supply 30 (FIG. 1), in which the mesh 96 is electrically connected, is not a printed circuit board (not shown) to which the SLIC (FIG. 1) is connected or any other element in the SLIC. An N-well 68 is inevitably provided to conduct the voltage. No stray transient current is induced in the N-well 68 because no other devices are connected to the stable positive voltage power supply 30. Also, if transient currents appear in the N-well, the low inductance of the mesh 96 prevents voltage induction in the N-well 68, the memory cell 54, and / or the bit line 64. Therefore, the signal detected at the bit lines 64t and 64c is more accurate.

N-웰(68)은 알파 미립자 또는 다른 방사성 물질로 메모리 셀(54)에서 유도된 오류 가능성을 감소시키는 이점을 더 제공한다. 기판(24)은 음전압 전원 공급기(34)(도1)에 연결되고, N-웰(68)은 양전압 전원 공급기(30)(도1)에 연결된다. P형 기판(24)는 대부분의 양전하 캐리어(정공)를 가지고, N-웰(68)은 풍부한 음전하 캐리어(전자)를 가지고 있기 때문에, 알파 미립자에 의해 생성된 양음으로 충전된 캐리어는 커패시터 전하에 영향을 미치기 전에 실질적으로 제거될 것이다. 양으로 충전된 과도 캐리어(정공)는 P형 기판에 의해 음전압 전원 공급기(34)(도1)로 도전되므로 기판에서 N-웰로 이주하기 위해 단지 음으로 충전된 캐리어(전자)만 남겨둔다. 하지만, N-웰은 안정된 양전압 전원 공급기(30)(도1)에 연결되고, N-웰에 진입하는 전자는 안정된 양전압 전원 공급기(30)로 연결된다. 이러한 방식에서, N-웰에서 알파 미립자에 의해 생성된 소수 정공만이 수집(collection) 및 소산(dissipation)을 벗어날 수 있으므로, 실질적으로 DRAM에서 알파 미립자의 나쁜 영향을 감소시킨다.N-well 68 further provides the advantage of reducing the likelihood of error induced in memory cell 54 with alpha particulates or other radioactive material. The substrate 24 is connected to the negative voltage power supply 34 (FIG. 1), and the N-well 68 is connected to the positive voltage power supply 30 (FIG. 1). Since the P-type substrate 24 has most of the positively charged carriers (holes), and the N-well 68 has abundant negatively charged carriers (electrons), the positively charged carriers produced by the alpha particulates do not affect the capacitor charge. It will be eliminated substantially before it affects. The positively charged transient carriers (holes) are conducted by the P-type substrate to the negative voltage power supply 34 (FIG. 1), leaving only the negatively charged carriers (electrons) to migrate from the substrate to the N-well. However, the N-well is connected to a stable positive voltage power supply 30 (FIG. 1), and electrons entering the N-well are connected to a stable positive voltage power supply 30. In this way, only a few holes generated by the alpha particles in the N-well can escape the collection and dissipation, thus substantially reducing the adverse effects of the alpha particles on the DRAM.

또한, DRAM 세그먼트(50)는 각 셀(50)이 데이터의 단일 비트를 나타내는 전하를 저장하기 위해 2개의 커패시터(62t, 62c)를 이용하기 때문에 스퓨리어스 노이즈에 영향을 받지 않는다. 2개의 커패시터(62t, 62c)에서의 전하에 의해 산출된 두 전압을 비교하는 것은 단일 커패시터에서의 전압과 기준 전압 레벨을 비교하는 것보다 셀의 데이터 레벨의 더 신뢰성있는 결정을 산출한다. 2개의 커패시터(62t, 62c)가 칩(22)상에서 비교적 가깝게 위치하고 있고, 전형적으로 하나의 커패시터에 영향을 주는 노이즈는 동일한 정도로 다른 커패시터로 영향을 주기 때문에, 하나의 데이터 레벨을 나타내는 전하를 저장하기 위해 2개의 메모리 커패시터(62t, 62c)를 이용하는 것은 DRAM 세그먼트(50)에서 노이즈의 영향을 감소시키지만, 2개의 커패시터의 상대적인 전압차를 저해하지 않을 것이다. 대부분의 노이즈는 2개의 커패시터(62t, 62c) 모두에게 실질적으로 동일하게 영향을 주어 2개의 커패시터(62t, 62c)의 저장된 전하차를 유지한다.In addition, the DRAM segment 50 is not affected by spurious noise because each cell 50 uses two capacitors 62t and 62c to store a charge representing a single bit of data. Comparing the two voltages produced by the charge at the two capacitors 62t, 62c yields a more reliable determination of the data level of the cell than comparing the voltage at the single capacitor and the reference voltage level. Because the two capacitors 62t and 62c are located relatively close on the chip 22, and typically the noise affecting one capacitor affects the other to the same extent, it stores charges representing one data level. Using two memory capacitors 62t and 62c to reduce the effect of noise on DRAM segment 50, but will not hinder the relative voltage difference between the two capacitors. Most of the noise affects both capacitors 62t and 62c substantially equally to maintain the stored charge difference of the two capacitors 62t and 62c.

또한, 상보형 메모리 커패시터(62t, 62c)를 위한 전압 신호를 도전시키는 비트 라인(64t, 64c)은 바람직하게 단지 1 마이크론(a micron)을 사이에 두고 서로 가깝게 존재한다. 그러므로, 비트 라인(64t)에서 발생한 유도된 전압은 다른 비트라인(64c)에서 유도된 것과 비슷하고 거의 동일할 것이다. 따라서, 2개의 비트 라인 전압의 차이는 노이즈가 존재하는 상황에서 유지된다. 결론적으로, 센스 증폭기(67)(도4)에 의해 감지된 전압은 신뢰성있는 감지 및 검출을 위한 정확한 신호를 산출한다. 메모리 셀의 구성이 DRAM 세그먼트(50)의 구조와 관련하여 설명되었지만, DRAM 세그먼트의 제1, 제2 및 제3 금속층은 SLIC(20)의 다른 구성요소에서 계속될 것이다.In addition, the bit lines 64t, 64c which conduct the voltage signals for the complementary memory capacitors 62t, 62c are preferably close to each other with only 1 micron (a micron) in between. Therefore, the induced voltage generated at the bit line 64t will be similar and nearly the same as that derived at the other bit line 64c. Thus, the difference between the two bit line voltages is maintained in the presence of noise. In conclusion, the voltage sensed by the sense amplifier 67 (FIG. 4) yields an accurate signal for reliable sensing and detection. Although the configuration of the memory cell has been described with respect to the structure of the DRAM segment 50, the first, second and third metal layers of the DRAM segment will continue in other components of the SLIC 20.

본 발명으로부터 이용 가능한 개선 사항은 표준 로직 제조 공정을 이용하여 내장된 DRAM을 이용함으로써 이루어진다. 로직 및 DRAM 기술을 조합한 더 복잡한 하이브리드 제조 공정은 SLIC를 형성하거나 SLIC에 내장된 DRAM의 환경에서 중요한 DRAM을 개선하기 위해 요구되지 않는다.Improvements available from the present invention are made by using embedded DRAM using standard logic fabrication processes. More complex hybrid manufacturing processes that combine logic and DRAM technology are not required to form SLICs or improve critical DRAM in the environment of DRAMs embedded in SLICs.

본 발명의 바람직한 실시예는 상세하게 설명되었다. 이러한 설명은 본 발명을 구현하는데 바람직한 예이며, 본 발명의 범위를 제한하고자 의도된 것은 결코 아니다. 본 발명의 범위는 청구항에 의해 정의된다.Preferred embodiments of the invention have been described in detail. This description is a preferred example for implementing the invention and is not intended to limit the scope of the invention. The scope of the invention is defined by the claims.

따라서, 본 발명은 전체 매트릭스를 실질적으로 오버레이하는 메시를 형성하기 위하여, 서로 교차하면서 연결되는 다수의 개별적인 도전체를 포함하는 차폐 도전체를 이용함으로써 시스템 레벨 집적회로(SLIC)의 구성요소에 의해 생성된 노이즈와 같은 노이즈 신호로부터 메모리 셀을 차폐할 수 있는 효과가 있다.Thus, the present invention is created by a component of a system level integrated circuit (SLIC) by using shielded conductors comprising a plurality of individual conductors that are connected and intersecting with each other to form a mesh that substantially overlays the entire matrix. There is an effect that the memory cells can be shielded from noise signals such as noise.

Claims (18)

매트릭스로 형성된 다수의 메모리 셀 - 여기서, 각 메모리 셀은 각 셀에서 데이터 비트 신호를 만들기 위해 전하 저장 커패시터를 포함함 - 을 포함하는 다이내믹 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 세그먼트에 있어서,A dynamic random access memory (DRAM) segment comprising a plurality of memory cells formed in a matrix, wherein each memory cell includes a charge storage capacitor to produce a data bit signal in each cell. 노이즈 신호로부터 상기 메모리 셀을 차폐하기 위해 상기 메모리 셀의 매트릭스로부터 이격된 차폐 도전체;및A shielding conductor spaced apart from the matrix of memory cells to shield the memory cell from a noise signal; and 기준 또는 전위 소오스중 하나에 상기 차폐 도전체를 연결하기 위한 수단Means for connecting the shielding conductor to either a reference or potential source 을 포함하는 DRAM 세그먼트.DRAM segment comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 결합에서, 실질적으로 격리되어 있는 안정된 소오스 공급기In combination, a substantially sourced stable source feeder 를 더 포함하는 DRAM 세그먼트.DRAM segment further comprising. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차폐 도전체는 서로 교차하고 서로 연결되어 있는 다수의 개별 도전체를 포함하는The shielding conductor includes a plurality of individual conductors that cross each other and are connected to each other. DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 교차하면서 연결되는 도전체들은 상기 전체 매트릭스를 실질적으로 오버레이하는 메시를 형성하는The cross-connected conductors form a mesh that substantially overlays the entire matrix. DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 메시는 실질적으로 상기 전체 매트릭스를 통해 다수의 이격된 위치에서 상기 DRAM 세그먼트의 적어도 하나의 구성요소에 연결되는The mesh is connected to at least one component of the DRAM segment at a plurality of spaced locations substantially through the entire matrix. DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 메모리 셀의 매트릭스는 집적 회로의 기판상에 형성되고, 상기 DRAM 세그먼트는,The matrix of memory cells is formed on a substrate of an integrated circuit, and the DRAM segment is 기판에 형성되어 있고 상기 메모리 셀을 포함하는 웰(wel1) - 상기 웰은 하나의 다수 캐리어 유형으로 되어 있고, 상기 기판은 다른 다수 캐리어 유형으로 되어 있음-; 및A well formed in a substrate and containing said memory cell, said well being of one majority carrier type and said substrate being of another majority carrier type; And 상기 웰까지 연장되어 있는 상기 다수의 전기적인 연결 수단을 더 포함하는 DRAM 세그먼트.And said plurality of electrical connection means extending to said well. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 메모리 셀의 상기 전하 저장 커패시터 각각은 기준 전위 플레이트를 포함하고, 상기 다수의 전기적인 연결 수단은 상기 저장 커패시터들의 상기 기준 전위 플레이트까지 연장되어 있는Each of said charge storage capacitors of said memory cell comprises a reference potential plate, said plurality of electrical connecting means extending to said reference potential plate of said storage capacitors; DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 메트릭스를 가로질러 연장되고, 각 메모리 셀의 상기 저장 커패시터들의 상기 기준 전위 플레이트들에 연결되어 있는 다수의 커패시터 기준 전위 도전체를 더 포함하고, 여기서, 상기 다수의 전기적인 연결 수단은 상기 커패시터 기준 전위 도전체까지 연장되어 있는And a plurality of capacitor reference potential conductors extending across said matrix and connected to said reference potential plates of said storage capacitors of each memory cell, wherein said plurality of electrical connection means comprise said capacitor reference. Extending to the potential conductor DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 메시의 교차하면서 연결되는 상기 도전체들은 금속이고, 상기 커패시터 기준 전위 도전체들은 폴리실리콘인The conductors of the mesh being crossed and connected are metal and the capacitor reference potential conductors are polysilicon DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 각 메모리 셀은 상기 메모리 셀에 연결된 워드 라인 및 적어도 하나의 비트 라인을 더 포함하고, 상기 메시는 또한 상기 비트 및 워드 라인들을 오버레이하는Each memory cell further includes a word line and at least one bit line coupled to the memory cell, wherein the mesh also overlays the bit and word lines. DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차폐 도전체는 단일 인테그럴 도전체(single integral conductor)를 포함하는The shielding conductor comprises a single integral conductor DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 차폐 도전체는 실질적으로 상기 전체 매트릭스를 오버레이하는The shielding conductor substantially overlays the entire matrix. DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 각 메모리 셀은 상기 메모리 셀에 연결된 워드 라인 및 적어도 하나의 비트 라인을 포함하는Each memory cell includes a word line and at least one bit line coupled to the memory cell. DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 차폐 도전체는 인테그럴(integral) 금속층을 포함하는The shielding conductor includes an integral metal layer DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 메모리 셀의 매트릭스는 시스템 레벨 집적회로(SLIC)에 내장되며, 상기 SLIC는 다수의 금속 도전층을 포함하고,The matrix of memory cells is embedded in a system level integrated circuit (SLIC), wherein the SLIC includes a plurality of metal conductive layers, 상기 도전체들중 일부는 상기 인테그럴 금속층 차폐 도전체의 맞은편에서 상기 메모리 셀로부터 이격된 적어도 하나의 금속층에 위치되는Some of the conductors are located in at least one metal layer spaced from the memory cell opposite the integral metal layer shielding conductor. DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 하나의 금속층의 도전체들은 DRAM 세그먼트로 그리고 DRAM 세그먼트로부터의 전기 신호들을 도전시키는 버스의 부분인The conductors of the one metal layer are part of a bus that conducts electrical signals to and from the DRAM segment. DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 하나의 금속층의 도전체는 상기 DRAM 세그먼트로 전원을 도전시키는The conductor of the one metal layer conducts power to the DRAM segment. DRAM 세그먼트.DRAM segment. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 각 메모리 셀은 상기 메모리 셀 커패시터로 또한 그로부터 전하를 도전시키기 위해 연결된 트랜지스터 및 커패시터를 포함하고, 상기 메모리 셀 커패시터는 상기 커패시터의 플레이트들사이에서 상기 트랜지스터의 게이트와 동시에 형성되는 산화 유전 물질(oxide dielectric material)을 포함하는Each memory cell includes a transistor and a capacitor connected to and from the charge to and from the memory cell capacitor, the memory cell capacitor being formed simultaneously with the gate of the transistor between the plates of the capacitor. material DRAM 세그먼트.DRAM segment.
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